了解什么是陶瓷3D打印技術(shù)

陶瓷是一種中國傳統(tǒng)的無機(jī)納米材料，精美實(shí)用，已經(jīng)有了上千年的歷史。3D掃描在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響，是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)。3D打印建模實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。3D打印一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，該技術(shù)最早在20世紀(jì)80年代中期由美國提出。硬而脆的特點(diǎn)使陶瓷材料進(jìn)行加工成形尤其對(duì)于困難，傳統(tǒng)文化陶瓷制備方法工藝只能通過制造一個(gè)簡單三維形狀的產(chǎn)品，而且企業(yè)成本高、周期長。

陶瓷3d 打印技術(shù)的發(fā)展使復(fù)雜陶瓷制品的制備成為可能。三維打印技術(shù)以其操作簡單、速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，為陶瓷注入了新的活力。國外有許多研究，如3dceram、 lithoz 等，主要集中在陶瓷3d 打印方面。目前，國內(nèi)陶瓷3 d 打印技術(shù)還不夠成熟，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)等科研單位都在研究，也出現(xiàn)了立體技術(shù)等敢于探索的企業(yè)。

材料及應(yīng)用

陶瓷材料是三大固體材料之一，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性等優(yōu)異特性。目前氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、磷酸鈣陶瓷主要采用陶瓷3D打印的方式制備。

陶瓷3D打印技術(shù)可以通過制備結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜、高精度的多功能陶瓷，在建筑、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天航空等領(lǐng)域?qū)?huì)不斷得到社會(huì)廣泛的應(yīng)用，在陶瓷形芯、骨科替代物、催化器等方向以及具有一個(gè)很好的應(yīng)用市場前景，將給我們的生活環(huán)境帶來影響巨大改變。

配料

根據(jù)成型工藝和最終的性能要求，選擇合適的原材料，包括陶瓷粉、粘結(jié)劑、添加劑，按一定比例混合均勻。

用于3D打印的陶瓷材料形態(tài)包括：

泥漿，由陶瓷成分和其他溶劑及添加劑混合而成，通過物理和化學(xué)方法形成;

陶瓷線，用于熔化和堆垛過程；

陶瓷材料粉末，陶瓷復(fù)合粉末、礦化物、粘結(jié)劑等的混合物，用于進(jìn)行激光技術(shù)燒結(jié)、粘接等；

壓制粘合的陶瓷片。

3D打印成形

利用3D打印技術(shù)形成陶瓷零件，獲得具有特定形狀和結(jié)構(gòu)的陶瓷體。具體方法見后面各種陶瓷3D打印成型技術(shù)介紹。

坯體后處理

對(duì)陶瓷坯體進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、表面可以增強(qiáng)、修復(fù)、干燥等后處理，使坯體的強(qiáng)度、精度等性能沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有利于企業(yè)之后的熱處理技術(shù)環(huán)節(jié)。

脫脂和燒結(jié)

將完好的坯體放入爐子中，按照設(shè)定好的溫度控制制度、焙燒氣氛和壓力問題進(jìn)行研究熱處理。這個(gè)發(fā)展過程可以分為以下兩個(gè)不同階段：加熱到600多℃脫去坯體中的有機(jī)物，這是一種十分重要敏感信息容易導(dǎo)致出現(xiàn)一些缺陷的階段；加熱到1000多℃實(shí)現(xiàn)致密化、形成陶瓷，這是晶粒長大、晶界形成、實(shí)現(xiàn)陶瓷材料強(qiáng)度的過程，決定著制品的最終提高性能。燒結(jié)完成等冷卻后便可得到我們最終的陶瓷企業(yè)產(chǎn)品了。

陶瓷3D打印成形技術(shù)

目前，陶瓷3D打印成型技術(shù)可分為噴墨打印技術(shù)（IJP）、熔融沉淀技術(shù)（FDM）、分層固體制造技術(shù)（LOM）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）和立體光庫技術(shù)（SLA）。

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